千斤頂專用車床設(shè)計說明書

1、SHANDONG課程設(shè)計說明書 千斤頂油缸加工專用機床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 2014 年 7 月 目錄1 設(shè)計任務(wù)2 設(shè)計要求 2.1 專用機況概論 2.2 控制要求 2.3 液壓缸結(jié)構(gòu) 2.4 機床結(jié)構(gòu)及工作原理 2.5 機床液壓系統(tǒng)及工作原理3 設(shè)計分析 3.1繼電器設(shè)計分析 3.1.1 主電路工作原理 3.1.2 控制電路工作原理 3.1.3 指示照明工作原理3.2 PLC設(shè)計分析3.2.1 I/O點分配表3.2.2 PLC的 I/O分配及外部接線圖3.2.3 PLC的梯形圖4 千斤頂液壓缸加工專用機床元器件的選擇 4.1 電機的選擇 4.

2、2 電源開關(guān)QS的選擇 4.3 熔斷器的選擇 4.4 中間繼電器的選擇 4.5 熱繼電器的選擇4.6 接觸器的選擇 4.7 時間繼電器的選擇4.8 行程開關(guān)的選擇4.9 壓力繼電器的選擇 4.10 按鈕的選擇4.11變壓器的選擇 4.12導(dǎo)線的選擇 5 元器件目錄表 6 設(shè)計小結(jié)1 設(shè)計任務(wù)1）設(shè)計并繪制電氣原理圖(繼電器設(shè)計)，選擇電器元件，編制元件目錄表。2）PLC設(shè)計， PC選擇及IO的分配，根據(jù)控制要求設(shè)計必要的硬件系統(tǒng)，繪制梯形圖、編寫程序。3)編制設(shè)計說明、使用說明書與設(shè)計小結(jié)4)列出設(shè)計參考資料目錄。 2 設(shè)計要求 2.1 專用機況概論 1專用機床概況介紹 本機為專用于斤頂油缸兩

3、端面的加土，采用裝在動力沿臺上的左、右兩個動力頭同時進行切削。動力頭的快進、工進及快退由液壓油缸驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用調(diào)整死擋鐵方法實現(xiàn)位置控制。 機床的動作程序是： 1)零件定位。人工將零件裝入夾具后，定位油缸動作定位以保證零件的加工尺寸。 2)工件夾緊。零件定位后，延時l 5s，夾緊油缸動作使零件固定在夾具內(nèi)。同時定位油缸退出以保證滑臺人位。 3)滑臺人位?；_帶動夾具一起快速進入加工位置。 4)加工零件。左右動力頭進行兩瑞面切削加工，動力頭到達加工終點，延時30s后動力頭停轉(zhuǎn)，快速退回原位， 5)滑臺復(fù)位，左右動力頭退回原位后，滑臺復(fù)位。 6)夾具松壓。當(dāng)滑臺復(fù)位后夾

4、具松開，取出零件。油缸各動作由電磁閥控制，電磁閥動作要求如表所示。 2.2 控制要求 1）專用機床能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進行調(diào)整。2）只有在油泵工作,油壓達到一定的壓力后(由壓力繼電器控制)，才能進行其他的控制3）各程序應(yīng)有顯示并有照明要求4）必要的電氣聯(lián)鎖與保護2.3 液壓缸結(jié)構(gòu)1) 工件臺即可裝卸工件的部分，當(dāng)工件處于可被加工位置時，先用定位油壓缸對其進行定位夾緊，工件處于固定不動的狀態(tài)，這樣可以進行高精度的加工。 2) 動力頭動力頭用動力頭電機帶動，它能夠同時完成刀具切削運動和進給運動，在液壓系統(tǒng)中動力頭主要完成刀具的切削運動，進給運動主要靠液壓滑臺來實現(xiàn)。 3) 液壓滑臺

5、液壓滑臺主要是由油泵電機控制來完成兩個動力頭的進給運動，既快進、工進和快退。它的換向主要靠電磁閥改變壓力油路來實現(xiàn)的，因為液壓系統(tǒng)可以方便地進行無級調(diào)速，正反向平穩(wěn)，沖擊力小，便于頻繁的換向，它可以電氣控制系統(tǒng)相配合。因此，液壓動力滑臺在組合機床及專用機床都得到了廣泛的應(yīng)用。2.4 機床結(jié)構(gòu)及工作原理 千斤頂液壓剛兩端的加工，采用裝在動力滑臺上的左右兩動力頭同時進行切削，機床屬于雙面單工為組合機床。千斤頂液壓缸兩端面加工機床有兩個液壓滑臺、動力箱、固定式夾具、底座、床身和液壓站等部件組成。 千斤頂液壓缸兩端加工機床工作循環(huán)如圖2-1所示，加工時，將工件放在工作臺上并夾緊，當(dāng)工件夾緊后，發(fā)出加工

6、指令，左右滑臺開始快進，當(dāng)接近加工位置時，左右滑臺變?yōu)楣策M進給，直至終點后在快退返回。至原來左右臺分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結(jié)束。2.5 機床液壓系統(tǒng)工作原理 千斤液壓缸兩端面加工機床采用了兩位四通電磁閥控制，工件的定位是由液壓缸4驅(qū)動，工件的夾緊、放松是由液壓缸7驅(qū)動，動力投的快進、工進以及快退是由液壓缸12驅(qū)動的。人工將零件裝入夾具后，打開運行按鈕，只有電磁換向閥YV1得電，電磁換向閥右位接通，液壓泵流出的液壓油驅(qū)動液壓缸左行，插入定位銷，將工件定位；工件定位后，延長一段時間，電磁換向閥YV2得電，液壓油經(jīng)過壓力油經(jīng)閥，驅(qū)動液壓缸7動作，將零件固定在夾具內(nèi)，壓力繼電器檢測到油路到

7、一定壓力，零件夾緊后，電磁換向閥YV3、YV4、YV5同時得電，同時，為了保證滑臺入位，YV1失電，是定位油缸退出，YV4得電，使液壓缸左行快進，快速進入加工位置，回油經(jīng)單向閥14流入油缸；當(dāng)液壓缸12驅(qū)動動力頭到達加工位置時，YV5失電，回油經(jīng)調(diào)速閥17，單向閥15流入油缸，機床進入工進狀態(tài)，左右動力臺進行兩端面切削加工；當(dāng)動力頭到達加工終點時，停止工進，延長一段時間后，YV4失電，液壓油經(jīng)過單向閥13，快速退回原位；左右動力頭退到原位后，YV3失電，使滑臺復(fù)位；滑臺復(fù)位后，YV2失電，夾具放松，可以取出工件。3 設(shè)計分析 3.1.1 主電路工作原理1）油泵電動機M1只是帶動油泵的輸出壓力油

8、，所以只需要單相運行。當(dāng)按下SB2時，油泵電機啟動，對應(yīng)的其他控制接在壓力繼電器的后面，所以當(dāng)油泵電機啟動后，才能進行其他控制。2）電動機M2的控制，電動機M2是分別帶動左、右動力頭的刀具切削運動，它的進給換向主要靠液壓滑臺來實行，所以也只需要單相運行。并分別用接觸器KM1、KM2控制。只有當(dāng)油壓達到一定數(shù)值后，壓力繼電器閉合才能接通控制M2的電路進行工件加工。 3.1.2控制電路工作原理1） 合上電源開關(guān)QS后按下按鈕SB2，KM1得電并自鎖，油泵電動機啟動，當(dāng)油壓達到一定數(shù)值時，壓力繼電器閉合。2） 零件定位當(dāng)啟動油泵電機，壓力繼電器閉合后，按下SB2，工人將零件裝入夾具后，碰到行程開關(guān)S

9、Q1，SQ1常開觸點閉合使中間繼電器KA1得電并自鎖，同時KA1常開觸點閉合接通時間繼電器KT1并使電磁閥YV1得電。即可對零件進行定位3）零件夾緊零件定位后時間繼電器KT1延時15S，KT2常開觸點閉合，接通中間繼電器KA2并自鎖。同時KA2常開觸點閉合使電磁閥YV2得電。YV2改變油路對零件進行夾緊。4）滑臺入位當(dāng)夾緊動作完成時，觸碰行程開關(guān)SQ2，SQ2常開觸點閉合接通時間繼電器KT4并自鎖。確保定位油缸退出。延時15S后KT4常開觸點閉合接通中間繼電器KA3并自鎖，同時使KM1、KM2得電，電動機M1、M2啟動為加工做準(zhǔn)備。KA3常開觸點閉合使電磁閥YV3得電且KA3常閉觸點斷開，KA

10、1斷電使YV1失電?；_帶動動力頭一起快速進入加工位置。5）加工零件滑臺入位后觸碰行程開關(guān)SQ3，SQ3常開觸點閉合接通KA4、KA5并自鎖，同時KA4、KA5常開觸點閉合使YV4、YV5得電，滑臺帶動動力頭對零件進行加工，工進開始。6）加工停止當(dāng)動力頭加工到達終點位置時，滑臺碰到行程開關(guān)SQ4，SQ4常開閉合使時間繼電器KT3得電并自鎖。同時SQ4常閉觸點斷開，KA2、KA3、KA4、KA5失電使電磁閥YV2、YV3、YV4、YV5同時斷電，停止工進。7）滑臺退位時間繼電器KT3延時30S后，KT3常閉觸點斷開，使KM1、KM2線圈失電，電動機M2停轉(zhuǎn)。同時KT3常開觸點閉合，再次接通KA2

11、、KA3使電磁閥YV2、YV3得電，滑臺快速退位。8）滑臺復(fù)位當(dāng)滑臺退到原位時，壓下行程開關(guān)SQ5，SQ5常開觸點閉合，使中間繼電器KA6得電并自鎖。同時KA6常閉觸點斷開，KA3失電使YV3斷電，實現(xiàn)滑臺復(fù)位。KA6常開觸點閉合接通時間繼電器KT5，延時15S后KT5常閉觸點斷開切斷中間繼電器通路。9）夾具松壓滑臺復(fù)位后，壓下行程開關(guān)SQ6，SQ6常閉觸點斷開，使YV2斷電，達到夾具松壓。SQ6常開觸點閉合接通時間繼電器KT6并自鎖，延時15S后KT6常閉觸點斷開切斷時間繼電器KT2、KT3、KT4、KT6通路。即工作循環(huán)如下：工件定位 工件夾緊 滑臺入位 加工零件 滑臺復(fù)位 夾具松開。 3

12、.1.3 指示照明電路工作原理EL起機床照明作用，L1L5分別指示機床的各個工作情況，由KA1、KA2、KA3、KA4、KA5常開觸點的閉合控制。3.2 PLC設(shè)計分析I/O分配表輸入點輸出點停止按鈕SB1X1KM1Y1啟動按鈕SB2X0KM2Y2手動開關(guān)SB3X2KM3Y3手動開關(guān)SB4X3YV1Y4手動開關(guān)SB5X4YV2Y5手動開關(guān)SB6X5YV3 Y6手動開關(guān)SB7X6YV4Y7手動開關(guān)SB8X7YV5T8手動開關(guān)SB9X8 3.2.1 I/O點分配表3.2.2 PLC的I/O分配及外部接線圖3.2.3 PLC的梯形圖 根據(jù)I/O分配圖和外部接線圖，設(shè)計要求千斤頂液壓缸兩端加工機床工作

13、循環(huán)，加工時，將工件放在工作臺上并夾緊，當(dāng)工件夾緊后，發(fā)出加工指令，左右滑臺開始快進，當(dāng)接近加工位置時，左右滑臺變?yōu)楣策M進給，直至終點后在快退返回。至原來左右臺分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結(jié)束。 其中通過延時來使工件充分夾緊和放松，從而使工作可靠安全，運行符合要求。 4千斤頂液壓缸加工專用機床元器件的選擇4.1電機的選擇油泵電動機M1選用Y801-4，性能指標(biāo)為0.55KW 1.6A 380V;左右動力頭電動機M2選用Y132S-4，性能指標(biāo)為5KW 15.4A 380V。4.2電源開關(guān)QS的選擇QF主要用于電源與電氣元件的連接，因此QF的選擇主要考慮電動機M1、M2的額定電流和啟動電

14、流。由3.1知額定電流數(shù)值，計算得額定電流之和為17A，所以QF選擇HK10-30/3型刀開關(guān)，額定電流30A。4.3熔斷器的選擇1）熔體電流計算公式為INF=(1.52.5)IMN 式中：INF是熔體額定電流 IMN是電動機的額定電流取系數(shù)為2.0計算2） FU1起控制回路的短路保護作用，熔體額定電壓、額定電流只要大于等于控制回路的實際負載電壓電流即可?？刂苹芈坟撦d電流為各線圈吸合時的工作電流，由于各個繼電器及接觸器的線圈額定電壓為380V，吸收功率為156W，單個線圈電流為： IN=P/U=156/380=0.5A合計有20個線圈：IN=2*20IN=49A所以FU1選擇RC1A-60型熔

15、斷器，熔體電流為50A。3） FU2作為照明電路的短路保護。因選電壓為36V功率為40W的照明燈，其消耗電流為2.78A，故選用RL1-15型熔斷器，熔體電流為4A。4.4中間繼電器的選擇共用了7個中間繼電器，主要起中間轉(zhuǎn)換作用，對它們選擇的主要技術(shù)參數(shù)為線圈額定電壓、常開常閉觸點數(shù)量，以及中間繼電器的額定電壓。因控制回路電壓為交流380V，所以中間繼電器選用JZ7-44型。4.5熱繼電器的選擇熱繼電器的作用是電動機的過載保護的自動電器，熱繼電器主要根據(jù)電動機的額定電流來確定其型號、熱元件的電流等級和整定電流。其計算公式如下： IJN=(0.951.05)IN所以FR1、FR2選擇的型號分別為

16、:JR16-20/3、JR10-10/3。4.6接觸器的選擇根據(jù)負載回路的電壓電流，接觸器所控制回路的電壓及所需觸點的數(shù)值來進行接觸器的選擇。接觸器線圈額定電壓為127V，接觸器主要用于接通和分斷電路，所以它的實際電流遠遠大于所控制支路的電流，通常取額定電流的6倍左右。 所以，KM1選CJ20-40 (主觸頭額定電流為25A) KM2選CJ20-160 （主觸頭額定電流為100A） 4.7時間繼電器的選擇選用JS23-1型通用延時繼電器，這種繼電器是在線圈得電后延遲一定時間（0.230S），觸頭才動作。4.8行程開關(guān)的選擇本設(shè)計中選用雙輪自動復(fù)位式行程開關(guān)，查相關(guān)手冊可選用JLXK1-222。

17、4.9壓力繼電器的選擇查電氣手冊可選壓力繼電器為YJ-1。4.10按鈕的選擇本設(shè)計共用了18個按鈕，大部分按鈕額定電流為5A能滿足控制回路的電流要求。根據(jù)控制回路電壓為交流380V，選定各按鈕型號為LA18（即一常開一常閉觸點）額定電壓為交流380V。SB1為停止按鈕，顏色為紅色，啟動按鈕為綠色。4.11變壓器的選擇根據(jù)控制要求，需AC380V、AC36V電源，查手冊選用BK-100型變壓器。4.12導(dǎo)線的選擇1）主電路中電動機M2電流為15.4A，所以導(dǎo)線選L121型4芯銅線(4mm2)；電動機M1電流為1.6A，導(dǎo)線選BVR型4芯銅線（1mm2）。2)控制電路導(dǎo)線選擇BVR型4芯銅線（1m

18、m2）5元件目錄表 元器件明細表 符號名稱型號規(guī)格件數(shù)作用M1液壓泵電動機Y801-40.55KW1帶動滑臺運動工作M2左、右動力頭電動機Y132S-45KW1帶動動力頭加工零件QF刀開關(guān)HK-30/3380V,30A1引入電源KM1交流接觸器CJ20-160380V,25A1控制油泵電動機工作KM2交流接觸器CJ20-40380V,100A1控制左、右動力頭電動機工作KA1中間繼電器JZ7-44380V1控制零件定位KA2中間繼電器JZ7-44380V1控制工件夾緊KA3中間繼電器JZ7-44380V1控制滑臺人位KA4中間繼電器JZ7-44380V1控制加工零件KA5中間繼電器JZ7-44380V1控制退位KA6中間繼電器JZ7-44380V1控制滑臺復(fù)位KA7中間繼電器JZ7-44380V1控制夾具松壓KT1時間繼電器JS23-1380V1控制接通KA2KT2時間繼電器JS23-1380V1控制接通KA3